Ch±¡ng 8
TÍNH NNG C¡ ÞNG CþA Ô TÔ
Mÿc ích: Þ ch±¡ng này, chúng ta s¿ phân tích các y¿u tß ¿nh
h±ßng ¿n kh¿ nng chuyßn ng ß cÿa ô tô trên ng ±ß x¿u: ng ±ß có nhißu ¿ v t c¿n ¿
ho c ±ßng có hß sß bám kém và hß sß bám chênh lßch
nhau ß d±ßi các bánh xe chÿ ßng.
Mÿc tiêu: Sau khi hßc xong ch±¡ng này, các sinh viên có kh¿ nng:
 ßnh ngh)a ±ÿc tính nng c¡ ßng cÿa ô tô.  Xác ßnh c
±ÿ các thông sß hình hßc ¿nh h±ßng ¿n tính nng c¡ ßng cÿa ô tô.
 Gi¿i thích ±ÿc kh¿ nng c¡ ßng cÿa ô tô có c¿u tr c ±ß chÿ ßng.
 Phân tích ±ÿc ¿nh h ng ±ß cÿa hi u
ß su¿t riêng cÿa vi sai ¿n tính nng c¡ ng c ß ÿa ô tô.  Trình bày c ±ÿ hißn t±ÿng l u
± thông công su¿t ß ô tô có nhißu c¿u chÿ ng. ß
8.1. CÁC THÔNG SÞ HÌNH HÞC ¾NH H¯ÞNG ¾N TÍNH NNG C¡ N Þ G CþA Ô TÔ
8.1.1. Khái nißm vß tính nng c¡ n ß g cÿa ô tô Tính nng c¡ n
ß g cÿa ô tô là kh¿ nng chuyßn ßng linh ho¿t và kh¿ nng thích n
ÿ g cÿa chúng vßi nhÿng i u
ß kißn ±ßng xá khó khn và ßa hình phÿc t¿p. Tính nng c¡ ng ph ß
ÿ thußc chÿ y¿u vào các y¿u tß sau: + Ch¿t l ng kéo, bám ±ÿ ß các bánh xe.
+ Các thông sß hình hßc cÿa ô tô.
Ngoài ra, nhÿng ¿c ißm vß c¿u t¿o cÿa các cÿm riêng bißt cÿa ô tô
và trình ß thành th¿o cÿa ng±ßi lái cing ¿nh h±ßng ¿n tính nng c¡ ßng.
8.1.2. Các thông sß hình hßc
8.1.2.1. Kho¿ng sáng g¿m xe
ó là kho¿ng cách giÿa ißm th¿p nh¿t cÿa g¿m xe vßi m¿t ±ßng ±ÿc ký hißu là hs. 134
Kho¿ng cách này ¿c tr ng ±
cho ß nh¿p nhô lßn nh¿t cÿa m¿t
±ßng mà xe có thß v±ÿt qua ±ÿc. Þ nh ng ÿ
ô tô có tính nng c¡ ßng th¿p hs = 175÷210mm (ßi vßi
ô tô du lßch) và hs = 240÷275 mm ( i ß vßi ô tô t¿i). Þ nh ng ô ÿ
tô có tính nng tính nng c¡ ßng cao, kho¿ng sáng này
th±ßng lßn h¡n so vßi ô tô có tính nng c¡ ßng th¿p t 20÷ ÿ 50 mm. Þ nhÿng xe ¿c bi t
ß kho¿ng sáng g¿m xe này có thß ¿t tßi 400 mm ho¿c cao h¡n.
Hình 8.1: Các thông sß hình hßc v t
ß ính nng c¡ ßng cÿa ô tô
8.1.2.2. Bán kính c¡ n
ß g dßc và c¡ n ß g ngang
Hai thông sß này ¿c tr±ng cho hình d¿ng cÿa ch±ßng ng¿i v¿t mà xe có th kh ß ¿c phÿc c ±ÿ .
7 Bán kính c¡ ßng dßc ρ 1 là bán kính lßn nh¿t cÿa m¿t trÿ ti¿p tuy¿n
vßi các bánh xe tr±ßc và bánh xe sau và i
 qua ißm th¿p nh¿t cÿa g¿m xe trong m¿t ph¿ng dßc. 7 Bán kính c¡ ng ß
ngang ρ 2 là bán kính lßn nh¿t cÿa m¿t trÿ ti¿p
xúc vßi m¿t trong cÿa lßp xe bên ph¿i và lßp xe bên trái và i qua i m ß
th¿p nh¿t cÿa g¿m xe trong m¿t ph¿ng ngang. Bán kính c¡ ng ß
dßc ρ1 và bán kính c¡ ng ß ngang càng nhß ρ2 thì tính nng c¡ ng c ß ÿa xe càng tßt. Þ nh ng ÿ ô tô có công th c
ÿ bánh xe 4x2, bán kính c¡ ßng dßc
th±ßng n¿m trong gißi h¿n sau: 7 Ô tô du l c
ß h: lo¿i nhß tÿ 2,5 ¿n 3,5 m, lo¿i trung bình tÿ 3,0 ¿n 5,5 m và lo¿i l n ß t ÿ 5,5 ¿n 8,5 m. 135
7 Ô tô t¿i: t¿i trßng nhß ρ1 t
ÿ 2,5÷3,5 m; t¿i trßng trung bình t ÿ 3,0÷5,5 m; t¿i tr ng ß lßn tÿ 5,0÷6,0 m. Þ nh ng ÿ
ô tô có tính nng c¡ ßng cao, bán kính c¡ ßng dßc nhß
h¡n so vßi lo¿i ô tô t±¡ng tÿ nh±ng có tính nng c¡ ßng th¿p, trong a sß các tr ng h ±ß ÿp bán kính này không v t
±ÿ quá giá trß ρ1 t 2,0÷ ÿ 3,6 m.
8.1.2.3. Góc c¡ n
ß g tr±ßc và góc c¡ ßng sau
Khi ô tô c¿n ph¿i v±ÿt qua nhÿng ch±ßng ng¿i v¿t lßn nh ± các
±ßng hào, gò ßng, c¿u phà… nhÿng ph¿n nhô ra phía sau và phía tr±ßc cÿa xe có th va ß qu¿t vào các v¿t c¿n. Tính nng c¡ ng ß cÿa ô tô ß v t ±ÿ qua nh n ÿ g ch ng ±ß ng¿i này
phÿ thußc vào trß sß cÿa các góc c¡ ng t ß r±ßc và góc c¡ ng sau. ß 7 Góc c¡ ng ß
tr±ßc (α) là góc nhß nh¿t t¿o bßi m¿t ng ±ß vßi m¿t
ph¿ng ti¿p tuy¿n cÿa bánh xe tr±ßc và i qua i m ß nhô ra nào ¿y cÿa
±ßng bao phía tr±ßc cÿa ô tô. 7 Góc c¡ n
ß g sau ( ³ ) là góc nhß nh¿t t¿o bßi m¿t ±ßng vßi m¿t
ph¿ng ti¿p tuy¿n cÿa bánh xe sau và i qua ißm nhô ra nào ¿y cÿa
±ßng bao phía sau ô tô.
ß nâng cao tính nng c¡ ßng cÿa xe, ng±ßi ta mong mußn làm
th¿ nào ¿y ß các góc này có giá trß lßn theo kh¿ nng có thß.
Þ nhÿng ô tô hißn nay, các góc c¡ ßng α,³ có nhÿng giá trß sau: ³ ³
7 Ô tô du lßch có tính nng c¡ ßng th¿p: 20÷30o 15÷20o
7 Ô tô t¿i có tính nng c¡ ßng th¿p: 40÷50 o 20÷40o
7 Ô tô có tính nng c¡ ßng cao không nhß h¡n: 45÷50 o 35÷40o
8.2. KH¾ NNG C¡ ÞNG CþA XE CÓ C¾U TR¯ÞC CHþ ÞNG
Các bánh xe bß ßng ß phía tr±ßc kh¿c phÿc nhÿng ch±ßng ng¿i
v¿t th¿ng ÿng kém h¡n nhißu so vßi các bánh chÿ ßng. ißu này ±ÿc
gi¿i thích là các bánh xe bß ßng tÿ vào ch±ßng ng¿i v¿t còn các bánh
chÿ ßng có xu h±ßng tÿ ln và leo qua nó nhß lÿc F k.
S¡ ß các lÿc tác dÿng lên bánh xe bß ßng phía tr±ßc khi kh¿c
phÿc ch±ßng ng¿i v¿t th¿ng ÿng có ß cao h ±ÿc bißu dißn ß hình
8.2.a, tr±ßng hÿp này c¿u sau là c¿u chÿ ßng. 136 a) b)
Hình 8.2: S¡ ß lÿc tác dÿng lên các bánh xe c ß ¿u tr c ±ß khi kh¿c phÿc
ch±ßng ng¿i v¿t th¿ng ÿng.
a – Bánh bß ßng
b – Bánh chÿ ßng Các l c
ÿ tác dÿng lên bánh xe bß ng g ß ßm có: T – Lÿc y ¿ tÿ khung t i ß bánh xe.
R – Ph¿n lÿc cÿa ch±ßng ng¿i.
Z và X – Thành ph¿n th¿ng ÿng và n¿m ngang cÿa ph¿n lÿc R. Tÿ i u ki ß n c ß
ân b¿ng cÿa bánh xe ta có: Z = Gb ; X = T Theo s¡ l ß c ÿ trên hình 8.2 ta có: Z = Xtg³ = Ttg³ 1 1 G b G = Ttg³ ⇔ T = b 1 tg³1
Giá trß tg³ ±ÿc xác ßnh tÿ tam giác AOC: 1 OC r - h r - h tg³ = = = 1 2 2 2 CA r - (r - h) 2hr - h 2 G 2rh - h Nên: b T = = G (8.1) b tg³ r - h 1
Tÿ công thÿc trên, chúng ta th¿y r¿ng khi h = r thì T >, có
ngh)a là khi g¿p ch±ßng ng¿i v¿t có ß cao h = r thì ô tô không thß v±ÿt
±ÿc, ngay c¿ khi các bánh xe chÿ ßng ß c¿u sau có lÿc kéo cÿc ¿i. 137
Þ ây chúng ta ã bß qua các y¿u tß ¿nh h ng và gi ±ß ¿ thuy¿t r¿ng:
+ Bánh xe không bß bi¿n d¿ng. + M¿t ±ßng ch ng ng ±ß
¿i v¿t không bß bi¿n d¿ng.
+ Bánh xe không bß tr±ÿt. 7 Khi các bánh xe tr c
±ß là các bánh xe chÿ ßng và c¿u sau là c¿u bß
ßng, ngoài lÿc T và Gb trên bánh xe còn có mômen Mk, do ó xu¿t hißn lÿc kéo Fk (hình 8.2.b). T F
ÿ k, ta phân tích thành Fk’ và Fk”. Ph¿n l c ÿ R tÿ ch±ßng ng¿i v¿t c
±ÿ phân tích thành hai thành ph¿n: X và Z. Khi chi¿u t¿t c¿ các l c
ÿ lên trÿc n¿m ngang và th¿ng ng, ÿ ta nh¿n ±ÿc: T = Fk’ - X Gb = Z + Fk” Do n¿y sinh l c
ÿ Fk” nên cho phép bánh xe chÿ ßng d ß dàng kh¿c phÿc ±ÿc nh n ÿ g ch±ßng ng¿i v¿t có
ß cao b¿ng bán kính cÿa bánh xe, còn l c ÿ Fk’ s¿ kh¿c phÿc l c
ÿ c¿n chuyßn ßng X và lÿc tác dÿng tÿ khung lên bánh xe T.
8.3. ¾NH H¯ÞNG CþA HIÞU SU¾T RIÊNG CþA VI SAI TÞI TÍNH NNG C¡ N Þ G CþA XE
Vi sai ¿t ß c¿u chÿ ng cho ß phép các bánh xe chÿ ng ß quay vßi
nhÿng v¿n tßc góc khác nhau, ßng thßi nó phân bß mômen xo¿n cho hai bán trÿc theo mßt tß l ß nh¿t ßnh. Tß l
ß này phÿ thußc vào hißu su¿t riêng cÿa vi sai. Bßi v¿y, hi u
ß su¿t riêng cÿa vi sai s¿ ¿nh h ng ±ß trÿc ti¿p ¿n tính nng c¡ ng c ß ÿa ô tô. Tr±ßc h¿t, chúng ta quy c ±ß ký hißu nh s
± au: bán trÿc e là bán trÿc quay nhanh, t c
ÿ là bán trÿc d¿n ¿n bánh xe tr±ÿt quay nhi u ß h¡n ho¿c chuyßn ng ß
nhanh h¡n khi quay vòng, bán trÿc i là bán trÿc quay ch¿m,
tÿc là bán trÿc d¿n ¿n bánh xe tr±ÿt quay ít h¡n ho¿c chuyßn ßng ch¿m h¡n khi quay vòng. Þ ph¿n ng ß
hßc cÿa vi sai, chúng ta ã chÿng minh cho vi sai ßi xÿng là: ne + ni = 2nv
ne – Sß vòng quay cÿa bán trÿc (ho¿c bánh xe) quay nhanh. 138
ni – Sß vòng quay cÿa bán trÿc (ho¿c bánh xe) quay ch¿m.
nv – Sß vòng quay cÿa vß vi sai.
Vì vi sai là c¡ c¿u có ít nh¿t hai b¿c tÿ do nên tÿ bi u ß th c ÿ trên ta suy ra:
N¿u ni = 0 thì ne = 2nv , t c
ÿ là n¿u mßt bán trÿc (ho¿c mßt bánh xe)
ÿng yên thì bán trÿc (ho¿c bánh xe) còn l¿i s¿ quay vßi sß vòng quay
g¿p ôi sß vòng quay cÿa vß vi sai.
N¿u nv = 0 thì ne = -ni, tÿc là n¿u vß vi sai bß hãm l¿i (cß ßnh) thì
hai bán trÿc quay ng±ÿc chißu nhau. Bßi v¿y: n n v v v i e i = i = i = = = -1 (8.2) ie ei n n e i v v v · = · = · (8.3) ie ei M e v v v v
= - i · = - i · (8.4) ie ie Mi v i ; vi – ie ei
Tÿ sß truyßn tÿ trÿc i ¿n trÿc e và ng±ÿc l¿i khi vß vi sai cß ßnh. v · ; v · – ie ei
Hißu su¿t truyßn ßng tÿ trÿc i ¿n trÿc e và ng±ÿc l¿i khi vß vi sai cß ßnh. v ·
– Hißu su¿ t riêng cÿa vi sai.
Me; Mi – Mômen xo¿n truyßn ¿n trÿc e và trÿc i. Mv
– Mômen xo¿n truyßn ¿n vß vi sai.
Hißn nay, vi sai ¿t ß c¿u chÿ ßng là vi sai ßi xÿ ng, cho nên iv = -1, suy ra: M e v = · (8.5) Mi
N¿ u vi sai không có ma sát khi ho¿t ßng thì v · = 1 cho nên
mômen xo¿n phân bß cho hai bán trÿc luôn b¿ng nhau. Me = Mi (8.6)
Trong thÿc t¿, khi vi sai ho ¿t ßng, luôn tßn t¿i ma sát giÿa các chi ti ¿t cÿa nó, nên v
· <1 . Bßi v¿y, mômen xo¿n phân bß cho hai bán trÿc s¿ không b¿ng nhau. 139 M e v = · <1 ó M < M (8.7) e i Mi
Nh± v¿y, do ma sát bên trong vi sai nên tÿ sß mômen giÿa bán trÿc e và i luôn b¿ng hi u s ß
u¿t riêng cÿa vi sai. N¿u ma sát càng lßn, hi u ß su¿t
riêng càng nhß thì chênh l c ß h gi a
ÿ giá trß mômen Me và Mi càng lßn.
Khi xe i vào trong ±ßng ¿t x¿u, h ß sß bám d i ±ß các bánh xe s¿ khác nhau khá nhißu, n¿u v
· = 1 thì mômen s¿ phân bß u ß cho hai bán trÿc. i u
ß này s¿ làm x¿u i tính nng c¡ ßng cÿa xe. Bßi vì, mômen truyßn ¿n bánh xe có h
ß sß bám nhß vßi m¿t ±ßng có kh¿ nng lßn h¡n
mômen bám, làm cho bánh xe này quay tr¡n và mômen xo¿n chÿ ng ß cÿa c¿u không ÿ kh ß ¿c phÿc mômen c¿n. Theo quan i m ß v ß tính nng c¡ ng ß
cÿa ô tô, ma sát trong vi sai
là có lÿi. Bßi vì khi có ma sát thì v · < 1 và M < M , t c ÿ là vi sai cho e i phép truy n
ß mômen xo¿n lßn cho bánh xe không bß tr t ±ÿ (bánh xe quay ch¿m) và truy n
ß mômen xo¿n nhß cho bánh xe bß tr t ±ÿ (bánh xe quay
nhanh). Cho nên mômen xo¿n chÿ ßng cÿa c¿u s¿ tng lên (so vßi tr±ßng hÿp v · = 1) và có th kh ß
¿c phÿc ±ÿc mômen c¿n.
Khi mômen xo¿n chÿ ßng tng lên, lÿc kéo ß các bánh xe chÿ
ßng cing tng lên. Thÿc t¿ cho th¿y, ß vi sai có hi u ß su¿t riêng lßn (ma sát trong nhß), l c
ÿ kéo tßng cßng chß tng kho¿ng 4÷ 6%. Þ vi sai cam và vi sai trÿc vít có hi u s ß
u¿t riêng nhß (ma sát trong lßn), lÿc kéo tßng cßng có th t ß ng 10 ÷15%. 140